陳 校(北京建院建筑設(shè)計咨詢有限公司，北京100045)

觀演建筑電氣設(shè)計要點

陳 校
(北京建院建筑設(shè)計咨詢有限公司，北京100045)

依據(jù)以往項目的設(shè)計咨詢經(jīng)驗及JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》，明確了觀演建筑設(shè)計的關(guān)注要點，并給出了一定條件下舞臺燈光、舞臺機(jī)械、舞臺音響的負(fù)荷估算參考值及電源預(yù)留位置，以期在施工圖階段對舞臺工藝資料進(jìn)行復(fù)核時，電氣專業(yè)能夠盡可能減少翻改。

觀演建筑 舞臺工藝 負(fù)荷估算

0 引言

觀演建筑主要包括歌劇院、音樂廳、電影院、多功能劇場等建筑功能，由于在工程實踐中很多設(shè)計師從未接觸過相關(guān)設(shè)計，對常用名詞術(shù)語不熟悉，對舞臺燈光、舞臺機(jī)械、舞臺音響等負(fù)荷特點又不了解，導(dǎo)致設(shè)計無從下手，或在方案階段考慮的不夠周全，引起后續(xù)不必要的改動。

筆者經(jīng)過部分工程前期可行性調(diào)研及工程實踐的積累對觀演建筑的電氣設(shè)計要點做簡單總結(jié)，供廣大設(shè)計師參考。

1 設(shè)計規(guī)范及基礎(chǔ)資料

1.1設(shè)計規(guī)范

除公共建筑常用的電氣設(shè)計規(guī)范外，根據(jù)觀演建筑類型，還需對JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》、JGJ 58-2008《電影院建筑設(shè)計規(guī)范》等設(shè)計規(guī)范有所掌握。2016版的《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》于2017年3月1日正式實施，和舊規(guī)范中電氣相關(guān)的部分相比有如下改動，需引起設(shè)計師注意。

1)調(diào)整了劇場規(guī)模的劃定，原特大型劇場觀眾坐席數(shù)量>1 600座，現(xiàn)改為>1 500座；取消了丙等劇場的相關(guān)要求。

2)完善了舞臺工藝的有關(guān)內(nèi)容，增加了舞臺音響章節(jié)，有利于建筑設(shè)計院根據(jù)舞臺音響系統(tǒng)的設(shè)備位置及尺寸確定其安裝條件、用電負(fù)荷及技術(shù)用房預(yù)留。

3)完善了舞臺區(qū)域消防疏散的相關(guān)規(guī)定。

4)完善了觀眾廳滿場混響時間的相關(guān)規(guī)定，補充了舞臺和觀眾廳隔聲降噪的要求。

5)增加了舞臺區(qū)域用電的規(guī)定[1]。

1.2設(shè)計基礎(chǔ)資料

對電氣專業(yè)來講，進(jìn)行電氣設(shè)計需首先明確劇場的規(guī)模劃分和建筑等級。

JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》第1.0.5條闡述了劇場建筑規(guī)模的劃分，與GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第10.1.2條與第8.4.1條相呼應(yīng)，用以確定劇院建筑消防用電的負(fù)荷等級以及是否需裝設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》第1.0.6條為劇場的建筑等級劃分，與本規(guī)范第10章相呼應(yīng)，用以確定劇院建筑非消防用電的負(fù)荷等級、防雷等級以及劇院建筑的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和主要技術(shù)指標(biāo)。

此外，劇院建筑的舞臺類型對于燈光、機(jī)械、音響設(shè)備的容量和配置也有較大影響，因此，觀眾廳和舞臺的關(guān)系以及舞臺的幾種規(guī)模也需要提前明了。

觀眾廳和舞臺的關(guān)系主要分為3類：鏡框式舞臺、伸出式舞臺和島式舞臺[1]。舞臺是劇場演出部分總稱，主要包括主舞臺、側(cè)舞臺、后舞臺、樂池、臺唇、耳臺、臺口、臺倉、臺塔等[1]。各部分可以根據(jù)需要和劇場規(guī)模自由配置。

目前常見的組合主要有以下幾種形式，根據(jù)組合不同，舞臺燈光、舞臺機(jī)械的負(fù)荷類型和容量往往差別較大。

1)主舞臺+側(cè)舞臺(雙側(cè))+后舞臺(與主舞臺面積相當(dāng))，我國大型劇場常采用這種形式。

2)主舞臺+側(cè)舞臺(雙側(cè))+后舞臺(約為主舞臺面積50%～60%)。

3)主舞臺+側(cè)舞臺(或候場區(qū))。

4)主舞臺或活動舞臺。

2 供配電系統(tǒng)

2.1負(fù)荷分級及供電電源

根據(jù)JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》第10.3.1條，特等、甲等、乙等劇院常用負(fù)荷分級[1]可參照表1。

表1 劇場用電負(fù)荷分級

其中，乙等劇場若為一類高層建筑或具備I類汽車庫，則依據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》或GB 50067-2014《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》的要求，消防用電應(yīng)按一級負(fù)荷供電[3]。

劇場建筑根據(jù)規(guī)模劃分建筑等級和負(fù)荷分級，其供電電源應(yīng)滿足國家規(guī)范對于一、二、三級負(fù)荷的供電要求。特、甲等劇場舞臺燈光、音響、機(jī)械、通信與監(jiān)督控制等計算機(jī)系統(tǒng)用電要求連續(xù)供電或允許中斷供電時間為毫秒級，需另設(shè)置不間斷電源裝置。

2.2負(fù)荷容量估算

劇院建筑在方案設(shè)計階段，可以采用單位指標(biāo)法確定計算負(fù)荷，劇場的用電指標(biāo)為50～80W/m2，變壓器裝機(jī)指標(biāo)為80～120VA/m2。

由于劇院的舞臺工藝用電負(fù)荷容量非常大，因此在初步設(shè)計階段，應(yīng)將主要建筑功能區(qū)和舞臺工藝分開進(jìn)行負(fù)荷估算，再將其兩部分用電容量相加，核算總用電容量。

在無工藝設(shè)計提資時，劇院的主要建筑功能區(qū)及其負(fù)荷密度可參考表2進(jìn)行估算。

筆者結(jié)合工程經(jīng)驗，并參考若干工藝設(shè)計資料，總結(jié)了舞臺工藝負(fù)荷的估算數(shù)據(jù)供讀者參考，實踐中該數(shù)據(jù)需根據(jù)舞臺組合的類型和實際使用需求進(jìn)行調(diào)整，詳見表3。

2.3供配電系統(tǒng)設(shè)計要點

劇場建筑供配電系統(tǒng)諧波源較多，應(yīng)選用D，yn11接線組別的配電變壓器，且應(yīng)采取抑制高次諧波對其他系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的措施，例如，舞臺調(diào)光裝置應(yīng)采取有效的抑制諧波措施，需在舞臺燈光專用低壓配電柜的進(jìn)線處設(shè)置諧波治理裝置；電聲、電視轉(zhuǎn)播設(shè)備的電源不宜接在舞臺照明變壓器上；音響系統(tǒng)供電專用線路上宜設(shè)置隔離變壓器，有條件時可設(shè)置諧波治理裝置；舞臺機(jī)械設(shè)備的變頻傳動裝置應(yīng)采取有效的抑制諧波措施，其配電回路中性線截面不應(yīng)小于相線截面；舞臺機(jī)械為沖擊負(fù)荷，宜與其他用電設(shè)備分開配電，采用專用變壓器或?qū)Ｓ没芈饭╇姷萚3]。

表2 主要建筑功能區(qū)的負(fù)荷密度參考值

JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》第10.3.20條及第10.3.21條提到, 在主舞臺的四角均應(yīng)預(yù)留三相專用電源，兩側(cè)應(yīng)預(yù)留流動功放電源插座，且明確了主舞臺預(yù)留電源的最小整定值，在工藝配合之前為設(shè)計師提供了有效的設(shè)計措施[1]。

3 照明系統(tǒng)

劇場照明系統(tǒng)分為舞臺燈光、觀眾廳照明、舞臺工作燈和配套用房常規(guī)照明等。下面逐一介紹各照明系統(tǒng)的設(shè)計配置和要點。

表3 舞臺工藝負(fù)荷估算表

1)舞臺燈光系統(tǒng)

舞臺燈光系統(tǒng)設(shè)計是舞臺工藝設(shè)計的核心，通常包括供電、燈具、控制、網(wǎng)絡(luò)支持、線纜系統(tǒng)、插頭插座終端及舞臺效果等幾個方面：(1)供電系統(tǒng)一般包含電源柜、開關(guān)柜、舞美配電箱、場燈及工作燈控制柜、調(diào)光柜等；(2)燈具系統(tǒng)一般包含成像燈、聚光燈、天地排燈、追光燈、三基色會議燈等燈具，一般在觀眾席區(qū)域需設(shè)置追光、面光、耳光，在舞臺區(qū)域需設(shè)置頂光、側(cè)光、流動光、天地排光、逆光、腳光等功能，工程實踐中，中型劇場的調(diào)光回路宜在180路左右，大型劇場的調(diào)光回路宜在300路以上，舞臺燈光的電源通常由專用回路供電，每路可按2～6kW計算[2]；(3)控制系統(tǒng)包括數(shù)字常規(guī)燈控制臺及無線控制器、數(shù)字電腦燈控制臺及無線控制器、視頻處理器及控制計算機(jī)等；(4)網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng)包括控制室、可控硅室、柵頂及舞臺區(qū)域網(wǎng)絡(luò)基站等；(5)舞臺燈光線纜系統(tǒng)一般包括低煙無鹵阻燃電纜、以太網(wǎng)線、DMX信號線等；(6)插頭插座終端一般包括卡儂型DMX插頭插座、卡儂型RJ45插頭插座及歐標(biāo)電源插頭插座；(7)舞臺效果系統(tǒng)設(shè)備一般包括煙機(jī)、泡泡機(jī)、雪花機(jī)等。

舞臺燈光系統(tǒng)的配置主要與舞臺規(guī)模和組合形式有關(guān)，如后舞臺或側(cè)臺(候場區(qū))面積受限，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、舞臺效果系統(tǒng)的配置可根據(jù)需要取舍，但一般對燈具、纜線、供電系統(tǒng)的影響不大。

舞臺燈光工藝設(shè)計雖較為復(fù)雜，但與電氣專業(yè)的配合卻較為簡單，通常只需要提供兩處主要電源即可，一處送至調(diào)光柜室(大型劇場中，該房間面積可按50m2預(yù)留)，并設(shè)于側(cè)臺附近(若此處應(yīng)用可控硅調(diào)光會產(chǎn)生大量諧波，建議就地裝設(shè)有源濾波裝置，以減少諧波的影響)；另一處送至舞臺燈光控制室(一般位于觀眾席的后部，面積不小于20m2)，用電可按20～25kW 考慮，該房間除雙路電源供電外還需配備UPS。

2)觀眾廳照明系統(tǒng)

對廣大設(shè)計師而言，觀眾廳照明并不陌生，但筆者要強調(diào)的是，設(shè)計時要以人為本，確保功能。

3)舞臺工作燈系統(tǒng)

舞臺工作燈系統(tǒng)對沒有劇場設(shè)計經(jīng)驗的工程師來講是比較陌生的。舞臺區(qū)域的工作照明與演出活動密切相關(guān)，具有特殊的工藝要求。舞臺工作照明通常由非演出、排練狀態(tài)時的白光和演出狀態(tài)時的藍(lán)光構(gòu)成，又稱藍(lán)白光照明。

另外，裝臺、拆臺等舞臺區(qū)域的作業(yè)照明，臺倉、柵頂?shù)任枧_機(jī)械設(shè)備的檢修照明等也被納入到舞臺工作照明的范疇。因此，藍(lán)白光工作照明設(shè)計區(qū)域主要為主舞臺、側(cè)舞臺、后舞臺、走道、天橋等處。

演出活動的需求和藍(lán)、白光的特性剛好切合，一般來講，沒有演出排演時，舞臺上基本照明由白色工作燈提供，平均照度為100lx；演出排練時，舞臺周邊區(qū)域采用低照度的藍(lán)色工作燈，平均照度為20lx；拆裝臺時，主舞臺區(qū)域的工作燈通常采用大功率泛光燈，平均照度250lx；設(shè)備層和舞臺設(shè)備檢修時的工作燈也常采用大功率泛光燈，平均照度250lx。隨著LED燈具的普及，舞臺工作照明由日光燈管逐步轉(zhuǎn)為新型節(jié)能燈具，可減小用電容量，進(jìn)一步降低能耗。場燈、工作燈控制系統(tǒng)的控制器應(yīng)在燈控室和舞臺監(jiān)督臺等處設(shè)置，并按藍(lán)、白光分別控制。

4)配套用房常規(guī)照明系統(tǒng)

JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》就劇場建筑配套用房的照度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，走廊、存衣間、接待室、行政管理用房、觀眾廳、化妝室、候場室、搶妝室、理發(fā)室、排練室、服裝室、布景道具服裝制作間等場所照度標(biāo)準(zhǔn)與GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》基本取得一致，相比舊規(guī)范提升了1～2級， 并補充了繪景間、燈控室、調(diào)光柜室、聲控室、功放室、電視轉(zhuǎn)播室、舞臺機(jī)械控制室、舞臺機(jī)械電氣柜室、棚頂工作照明、同聲傳譯室、主舞臺等特殊場所的照度標(biāo)準(zhǔn)，使得劇院照明系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有據(jù)可查，更加完善。

4 舞臺機(jī)械

舞臺機(jī)械設(shè)備包含臺上機(jī)械設(shè)備、臺下機(jī)械設(shè)備、舞臺機(jī)械電氣和控制系統(tǒng)等。臺上機(jī)械設(shè)備可采用變頻調(diào)速或定速，速度和載荷根據(jù)舞臺功能和規(guī)模選定；臺下機(jī)械設(shè)備主要含主升降設(shè)備和旋轉(zhuǎn)設(shè)備，變化形式多樣，多數(shù)采用變頻調(diào)速，也可選擇配置備用驅(qū)動；一般主升降臺、電動調(diào)速吊桿、單點吊機(jī)有同步要求。電氣控制系統(tǒng)可采用一對一配置或選通配置，可整體冗余或部分冗余，操作臺可根據(jù)功能需要選配。

臺上及臺下機(jī)械在舞臺各區(qū)域常用的設(shè)備可參見表4～5。

表4 臺上機(jī)械在舞臺各區(qū)域的常用設(shè)備

表5 臺下機(jī)械在舞臺各區(qū)域的常用設(shè)備

臺上機(jī)械部分的雙電源互投配電柜可設(shè)在側(cè)臺上方的舞臺機(jī)械配電室內(nèi)，電源由變電所不同變壓器的不同母線段直接放射引來。需要注意的是，臺上機(jī)械設(shè)備中的臺口防火幕為消防負(fù)荷，應(yīng)該由專門的消防電源供電。

臺下機(jī)械設(shè)備的雙電源互投配電柜可設(shè)在臺倉內(nèi)，電源由變電所不同變壓器的不同母線段直接放射引來即可。

在工程中舞臺機(jī)械的配置種類根據(jù)使用功能和舞臺類型不同，可以豐儉由人，一般來講，乙等劇場主舞臺必備的臺上機(jī)械設(shè)備有防火幕、電動調(diào)速吊桿、單點吊機(jī)、變頻調(diào)速大幕機(jī)、燈光吊籠、二三道幕機(jī)，臺下機(jī)械設(shè)備為主升降臺及樂池升降臺；側(cè)舞臺區(qū)域和后舞臺區(qū)域常見的舞臺機(jī)械設(shè)備，需根據(jù)舞臺的組合類型進(jìn)行取舍，根據(jù)目前國內(nèi)劇院的實際使用情況調(diào)研，側(cè)舞臺車臺、后舞臺車載轉(zhuǎn)臺、補償升降臺的實際使用次數(shù)較少，若非大型復(fù)雜演出需要，可不設(shè)置。

舞臺機(jī)械控制室可對各機(jī)械設(shè)備進(jìn)行集中操作控制，主要包括主操作臺、移動式和垂吊式操作盤、現(xiàn)場控制器和控制系統(tǒng)等，是整個舞臺機(jī)械的管理中心。其用電量可預(yù)留為15～20kW，雙電源互投配電柜可設(shè)在側(cè)臺上方的舞臺機(jī)械控制室內(nèi)，并需設(shè)置UPS 電源，以滿足不間斷供電的要求。

5 聲學(xué)及音響系統(tǒng)

5.1聲學(xué)效果控制要點

觀演建筑的聲學(xué)包括建筑聲學(xué)和電氣擴(kuò)聲兩個部分，這里只討論和電聲相關(guān)的內(nèi)容。如果觀演建筑是綜合劇院或者歌劇、戲劇院，應(yīng)該裝設(shè)完備的電聲系統(tǒng)；如果使用功能是音樂廳，尤其是室內(nèi)小廳，那么可以根據(jù)需要設(shè)置電聲輔助。

影響聲學(xué)效果的三要素為觀眾廳規(guī)模、混響控制和噪聲控制[1]。因此噪聲控制在觀演建筑中尤為重要，2016版《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》也針對該問題新增了相關(guān)章節(jié)介紹具體的技術(shù)措施。如果處理不好，噪聲是觀演建筑的“硬傷”，后期很難彌補，就機(jī)電專業(yè)來講，噪聲較大的設(shè)備機(jī)房、變電室、柴油發(fā)電機(jī)房的合理選址與噪聲控制措施，應(yīng)該在方案設(shè)計階段中就予以考慮，應(yīng)從設(shè)備消聲降噪、隔振降噪(較少結(jié)構(gòu)噪聲)和遠(yuǎn)離噪聲干擾源三方面落實減噪措施[3]。

5.2舞臺音響系統(tǒng)

舞臺音響系統(tǒng)(電聲)由聲源至傳聲器所處的聲學(xué)環(huán)境，傳聲器至揚聲器的擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)備，以及揚聲器系統(tǒng)和聽眾區(qū)的聲學(xué)環(huán)境(即擴(kuò)聲聲場)3個部分組成[3]。

舞臺音響的工藝配合較為明確，工藝設(shè)計向建筑設(shè)計提供設(shè)備位置、尺寸、安裝條件、用電負(fù)荷(裝機(jī)容量、使用系數(shù)、功率因數(shù))及技術(shù)用房的要求。一般來說，需設(shè)置聲控室、功放室及舞臺技術(shù)用房，電氣專業(yè)需為舞臺音響系統(tǒng)預(yù)留電源，電源與負(fù)載之間宜安裝隔離變壓器或有源濾波器。

聲控室一般設(shè)置在觀眾廳后部中央位置，面積≥20m2，用電可按15～20kW 考慮，該房間除雙路電源供電外還需配備UPS；功放室一般設(shè)置在主舞臺兩側(cè)臺口高度的位置，面積40～50m2，容量可按60～100kW預(yù)留；舞臺技術(shù)用房(信號交換機(jī)房)一般設(shè)置在上場口附近，面積5～8m2，容量可按20～40kW預(yù)留；電氣專業(yè)除預(yù)留以上機(jī)房的電源以外，還建議在舞臺的上、下場門的兩側(cè)分別預(yù)留30kW/380V 的電源，用于特殊演出團(tuán)體自帶設(shè)備用電，如LED 大屏、舞臺音視頻設(shè)備等，這樣可以方便物業(yè)方承租各種規(guī)格的商業(yè)演出。

6 結(jié)束語

觀演建筑電氣設(shè)計最大的難點在于舞臺工藝的容量大、位置分散、需求繁雜，需與專業(yè)顧問密切配合。在工藝設(shè)計無法提早介入的情況下，設(shè)計師往往迷茫于如何保證設(shè)計方向的準(zhǔn)確性。本文依據(jù)以往項目的設(shè)計咨詢經(jīng)驗，立足JGJ 57-2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》，明確了觀演建筑設(shè)計的關(guān)注要點，并給出了一定條件下舞臺燈光、舞臺機(jī)械、舞臺音響的負(fù)荷估算參考值及電源預(yù)留位置，以期在施工圖階段對舞臺工藝資料進(jìn)行復(fù)核時，電氣專業(yè)能夠盡可能減少翻改。

[1] JGJ 57-2016劇場建筑設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016.

[2] 任紅,劇場舞臺燈光的電氣設(shè)計[J].建筑電氣, 2003,22(1):34-37.

[3] 北京市建筑設(shè)計研究院.建筑電氣專業(yè)技術(shù)措施[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

觀演建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中耐火等級和防火分區(qū)的確定

1)根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，大型的影劇院因其容納人數(shù)多，發(fā)生火災(zāi)后現(xiàn)場人員疏散緩慢，易造成群死群傷惡性火災(zāi)事故，所以應(yīng)采用耐火等級不低于二級的建筑。

2)有效的設(shè)置防火分區(qū)能在空間和時間上最大限度地限制火災(zāi)蔓延，觀演建筑本身及演出部分與出租部分都應(yīng)有可靠的分隔措施。觀演建筑的舞臺、觀眾廳、前廳之間必須作為獨立的防火分區(qū)來設(shè)置，相互之間的隔墻耐火極限不得低于4h。

3)應(yīng)在疏散主通道上設(shè)置地腳燈，在安全出口處設(shè)置指示光標(biāo)，在觀眾廳設(shè)置應(yīng)急照明燈，其數(shù)量以照度不低于0.5lx為宜。

KeyPointsofElectricalDesignofTheatricalBuilding

Chen Xiao

Through the previous project design consulting experience, based on JGJ 57-2016 “theater building design code”, the key design points of theatrical building are identified, and in order to conduct a review of process data during the construction phase of the stage when the electrical field can be reduced as much as possible to change, the load estimation reference value and the reserve position of the stage lighting, stage machinery and stage acoustics are proposed under certain conditions.

theatrical building, stage process, load estimate